JP2001506747A

JP2001506747A - 光検出器から出力された信号を収集し符号化する装置と方法

Info

Publication number: JP2001506747A
Application number: JP51806098A
Authority: JP
Inventors: トゥールニエ，エドモン; ジャニン，クロード; メステ，コリーヌ
Original assignee: コミツサリアタレネルジーアトミーク
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 2001-05-22
Also published as: DE69723991T2; WO1998016851A1; EP0931271A1; FR2754606B1; US6680750B1; EP0931271B1; DE69723991D1; FR2754606A1

Abstract

(57)【要約】カメラの中の数個の光検出器（１００）からの信号を収集し、デジタル符号化し、処理するための装置であり、以下のものを備えることを特徴としている：−ディジタル符号化ユニットの中の各ディジタル符号化ユニットは、上記の数個の光検出器の中の一つの個々の光検出器（１００）と関連しており、加重器（１０８ａ）とアナログ−ディジタル変換器（１１８ａ）を備える数個のディジタル符号化ユニットと−各符号化装置に接続されるディジタル処理ユニット（１２０）。ガンマカメラへの応用。

Description

【発明の詳細な説明】光検出器から出力された信号を収集し符号化する装置と方法説明技術分野本発明は、光検出器から出力された信号の収集と符号化と処理のための装置と方法に関する。本発明は、特に、ガンマカメラで使われる光増殖管によって出力される信号の収集と符号化に応用可能である。ガンマカメラは、ガンマ（γ）線に感応するカメラである。この種類のカメラは、特に、医療画像の目的に使用される。従来技術現在では、核医学で使われる殆どのガンマカメラは、アンガーカメラの原理を用いて動作する。本明細書の最後にある参照表の文書（１）によって、この問題に関するさらなる情報が得られる。ガンマカメラの特徴として、あらかじめ患者の臓器の中に注入された放射性同位元素によって、印が付けられた分子の分布を表示する。良く知られたガンマカメラの構造と動作は、添付の図１，２Ａ，２Ｂを参照しつつ、以下に記述され要約される。図１では、放射性同位元素により印の付けられた分子を含む臓器１２に対向する位置に置かれたガンマカメラの検出ヘッド１０を示している。検出ヘッド１０は、コリメータ２０とシンチレータクリスタル２４と光導体２２と、シンチレータクリスタル２４の反対側にある光導体２２の一つの表面を被うために互いに隣接して置かれる数個の光増殖管２６を備える。例えば、シンチレータは、ＮａＩ（Ｔｌ）クリスタルでもよい。コリメータ２０の機能は、臓器１２から発せられた全てのガンマ線の中で、ほぼ正常な入射角で検出ヘッドに到達するものを選択するものである。コリメータの選択の特徴は、作り出される画像の分解能と鮮鋭さとを上げることができる。しかし、分解能は感度を犠牲にして上がる。例えば、臓器１２によって放射される約１００００個のγ光子の中の一つの光子のみが実際に検出される。コリメータを通過したγ光子がシンチレータクリスタル２４に到達し、ここでは殆ど全てのγ光子が数個の光の光子に変換される。本文の残りにおいて、シンチレーションを起こすクリスタルとガンマ光子の各相互作用をイベントと呼ぶ。光電子増倍管２６は、各イベントに対してシンチレータから受信される光の光子数に比例した電気パルスを発する様に設計されている。シンチレーションのイベントをより正確に局所化するために、光電子増倍管２６は、シンチレータクリスタル２４に直接取り付けられはしないが、光導体２２によってシンチレータクリスタル２４から分離される。光電子増倍管は信号を発し、その振幅は、ガンマ線によってシンチレータの中で作り出される光の総量に比例し、言い換えれば、そのエネルギーに比例する。しかし、各光電子増倍管からの個々の信号は、またシンチレータの材質にガンマ線が相互作用する点３０から光電子増倍管が分離される距離に依存する。各光電子増倍管は受信した光束に比例した電流パルスを出力する。図１の例において、小さいグラフＡとＢとＣは、相互作用点３０から異なる距離に置かれた光電子増倍管２６ａ，２６ｂ，２６ｃが異なる振幅を持った信号を出力することを示している。ガンマ光子の相互作用点３０の位置は、各光電子増倍管のばらつきの重心を取ることにより、全ての光電子増倍管から発せられる信号から始まって、ガンマカメラの中で計算される。アンガーカメラで使用される重心の原理は、添付の図２Ａと２Ｂを参照して、より明確に説明することができる。図２Ａは、ガンマカメラの検出ヘッド１０の電気的配線を示しており、このカメラをディジタル画像生成ユニットに接続する。検出ヘッドは数個の光電子増倍管２６を備える。図２Ｂに示したように、検出ヘッドの中の各光電子増倍管２６は、ＲＸ^-，ＲＸ⁺，ＲＹ^-，ＲＹ⁺と表される４個の抵抗を備える。これらの抵抗の値は、各光電子増倍管に特有なものであり、検出ヘッド１０の中の光電子増倍管の位置に依存する。各光電子増倍管の中の抵抗ＲＸ^-，ＲＸ⁺，ＲＹ^-，ＲＹ⁺は、上記光電子増倍管の出力５０に接続され、図２Ｂにおいて電流源として表現される。これらは、また図２ＡでＬＸ^-，ＬＸ⁺，ＬＹ^-，ＬＹ⁺としてそれぞれ表される共通の収集のための線に接続される。ＬＸ^-，ＬＸ⁺，ＬＹ^-，ＬＹ⁺のラインは、順にアナログ積分器５２Ｘ^-，５２Ｘ⁺，５２Ｙ^-，５２Ｙ⁺にそれぞれ接続され、さらにこれらの積分器を通してアナログ−ディジタル変換器５４Ｘ^-，５４Ｘ⁺，５４Ｙ^-，５４Ｙ⁺にそれぞれ接続される。変換器５４Ｘ^-，５４Ｘ⁺，５４Ｙ^-，５４Ｙ⁺からの出力は、ディジタル演算器へと導かれる。ＬＸ^-，ＬＸ⁺，ＬＹ^-，ＬＹ⁺は、また、エネルギーチャネルと呼ばれる共通のチャネルに接続される。このチャネルは、また積分器５７とアナログ−ディジタル変換器５８とを備えその出力はまた演算器５６へと送られる。図２の装置は、次の式に従う相互作用の位置を計算するのに使われる：Ｘ＝（Ｘ^-＋Ｘ^-）／（Ｘ⁺＋Ｘ^-）またＹ＝（Ｙ⁺−Ｙ⁺）／（Ｙ^-＋Ｙ^-）ここで、ＸとＹは、クリスタルの上の相互作用の位置の２つの直交方向に沿った座標であり、Ｘ⁺，Ｘ^-，Ｙ⁺，Ｙ^-は、積分器５２⁺，５２^-，５２⁺，５２^-によってそれぞれ出力される重み付けされた信号を表す。ＸとＹの値と、クリスタルと相互作用するガンマ線のエネルキー総量Ｅとは、ディジタル演算器５６によって規定される。これらの値は、その後、映像を生成するのに使用される。本明細書の最後に参照文献として上げた、文書（２），（３），（４）には、この問題についてさらなる情報が含まれる。相互作用の位置の計算は、各イベントに対して、つまり検出された各ガンマ光子に対して作られた、光の光子の数と光電子の数とにおけるポアソンの統計的変動に関する不確実性によって影響を受ける。光子や光電子の数が増加するときには、変動の標準的な変位が減少する。この現象のため、光はできるだけ注意深く収集されるべきである。カメラの本質的な空間分解能は、シンチレータクリスタル上に置かれた同じ平行点光源に対して計算された位置分布の真ん中の高さにおける幅で特徴付けられる。１４０ｋｅＶのエネルギーを持ったガンマ線の本質的な分解能は、通常３から４ｍｍのあたりである。検出されたガンマ光子のエネルギーは、光を受信した全ての光電子増倍管の寄与する合計を取ることによって計算される。これは、また統計的な変動によって影響を受ける。カメラのエネルキー分解能は、同じ光源に対して計算されたエネルギー分布の真ん中の高さにおける幅と、分布の平均値との比率で特徴付けられる。エネルギー分解能は、通常、１４０ｋｅＶのエネルギーを持ったガンマ線の９から１１％のあたりである。最後に、アンガータイブのガンマカメラには、非常に簡単な手段によって光電子増倍管の信号の重心を実時間で計算できるという長所がある。上述したシステムは、構成部品の数が限られている。さらに、収集線における光電子増倍管の信号を発するのに使われる抵抗は、それほど高価では無い。しかし、この種のカメラは、また計数率が低いという大きな欠点がある。計数率は、イベントの数であり、言い換えればγ光子とシンチレータの間の相互作用の数であり、これはカメラが単位時間あたりの処理が可能であるということである。計数率における限界は、特にカメラがシンチレータクリスタルの離れた場所でほぼ同時に起こる２つのイベントを処理することができない事実による。同時ではあっても幾何学的に別のイベントは、ＬＸ⁺，ＬＸ^-，ＬＹ⁺，ＬＹ^-の収集線の中で組み上げられ、既に区別ができない電気信号を作り出す。これらのイベントは、また、画像の形成に対して「死んで」いる。本明細書の最後にある参照文献（６）には、分離して計数率を向上させるために、連続パルスの逆応答法について記述されている。計数率における限界は、従来からの医学的映像技術における非常に重要な制約ではない。上述した様に、コリメータは、非常に多くのガンマ線を止め、少数のイベントが実際に検出される。しかしガンマ線は、また、受け入れられないほど計数率の限界の制約が多い様な他の２つの医学的映像技術において使用される。これらの技術は、「送信減衰の修正」また「一致したＰＥＴ（陽電子射出断層撮影法）」と呼ばれる。送信減衰の修正技術は、医療映像の形成の間、検査臓器を囲む患者の組織に特有な減衰を考慮に入れることから成る。この減衰を決定するために、患者の体を通ってガンマカメラまでのＸあるいはガンマ線の送信が測定される。これは、患者を非常に活動的な外部の光源とガンマカメラ検出ヘッドの間に置くことによって行われる。検査の時間を長くする必要は無いので、十分に短い時間内で獲得を行いそれが統計的に重要であり得るために、光源の動作は、高くなければならない。こうして、送信した放射を測定する時は、多くのイベントがシンチレータクリスタルの中で発生する。単位時間当たりの多くのイベントは、また殆ど同時に数個のイベントが起こる確率を増加させる。従来からのアンガーカメラは、適していない。ＰＥＴ技術は、Ｆ¹⁸の様な元素を患者に注入することから成り、陽電子を発することができる。陽電子と電子の中性化によって、５１１ｋｅＶのエネルギーを持って反対方向に放射される２個のγ光子を放つ。ＰＥＴ映像技術は、患者の各側に置かれた少なくとも２個の検出ヘッドを備えたガンマカメラを使うことによって、この物理的な現象を利用する。使用される検出ヘッドは、コリメータには備わっていない。同時処理と呼ばれる、電気情報の処理は、同時に起こるイベントを選択し、こうしてガンマ光子の軌道を計算する。従って、検出ヘッドは、ガンマ線束に従う。従来のアンガータイプのガンマカメラの計数率は、また通常この種の応用に限定される。参考として、アンガータイプのガンマカメラは、１秒あたり１．５×１０⁵から２×１０⁵個のイベントを検出したときに、正常に動作するが、ＰＥＴ映像においては、少なくとも１秒当たり１から２×１０⁶個のイベントが正常動作のためには必要である。上述したアンガータイプのガンマカメラの他の限界は、あるイベントの重心の計算が検出ヘッドの構成により、特に各光電子増倍管の抵抗ＲＸ^-，ＲＸ⁺，ＲＹ^- ，ＲＹ⁺の選択によって、固定され変更できないという事実による。アンガータイプのカメラの他の限界は、重要な統計上の変動を避けるために、光電子増倍管の信号は、かなり長い時間、積分されねばならず、それは信号減衰時間の４倍程度である（クリスタル中光の減衰時間定数＝２５０ｎｓ）。実際には、この信号は１μｓ以上の間、積分される。この積分時間は、また計数率を制限する。本発明の記述本発明の目的は、上述した限界を持たないカメラの中の数個の光検出器の中の信号の収集及び符号化を行う装置を提案することである。一つの目的は、特に上述したものの様なアンガータイプのカメラを使用した時に可能なものより高い計数率を可能にするガンマカメラのための、この種の装置を提案することである。本発明の他の目的は、数個の同時に起こる検出イベントを処理することが可能な装置を提案することである。本発明の他の目的は、異なる計算アルゴリズムに基づいて、イベントの位置を決定するのに使用することができる装置を提案することである。他の目的は、光電子増倍管によって出力されるデータの高速な取り扱いを、妥当な製造コストで可能にする装置を提案することである。さらに詳細には、本発明は、これらの目的を、カメラの中の数個の光検出器からの信号を収集し、ディジタル符号化し、処理する装置を通して達成する。この装置には、数個のディジタル符号化ユニットが含まれ、上記ディジタル符号化ユニットの中のそれぞれのディジタル符号化ユニットは、上記の光検出器の中の個々の光検出器に関連があり、それぞれの符号化ユニットには、関連のある光検出器から順に始めると、７ビットと等しいかそれ以上の分解能を持ち、光検出器により出力されるアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換することが可能なアナログ−ディジタル変換器と、逆応答ユニットと、ディジタル検出信号の総和を取り、総和信号を個々に各符号化ユニットに接続された共通のディジタル処理ユニットに出力するところのディジタル加算器と、サンプルのスライディング（ｓｌｉｄｉｎｇ）総和をパルスの与えられた数のサンプルの総和が取られる度に処理ユニットに送る制御ユニットにより制御されるゲートとを含み、その制御ユニットには、信号を雑音の閾値と比較する比較器と、信号が上記の雑音の閾値以上の間、サンプルＮ＋１の値を前のサンプルＮの値と比較するサンプル比較器と、検出したパルスの持続期間が、決まった標準的な物理的なものに対応しているかを検証する計数器とを備える。ディジタル符号化ユニットは、それに接続される光検出器によって出力される信号を作り、信号のスライディング総和を取り、最後にこの信号の代表的なディジタルデータを与えることができる電気回路の形をとった機能的な集合体である。ディジタルデータは、その後、処理ユニットに送られる。本発明による装置は、直列の逆応答器によって、少ないビット数のパルスを高速（ｆｌａｓｈ）するのに使用される。制御ユニットにより制御されるゲートは、パルス形状を認識した時に、パルスのワンプルのスライディング総和を処理ユニットに送る。全てのディジタル符号化ユニットによって与えられるディジタルデータから始めて、ディジタル処理ユニットは、イベントの位置とエネルギーを計算することができる、言い換えるとγ線とシンチレータ物質の相互作用である。また、処理ユニットは、イベントに関して計算で得られた位置とエネルギーから始めて、γイメージと呼ばれるイメージを作るべく設計されている。カメラシンチレータの中で同時に発生する数個のイベントは、本発明による装置を用いて同時に処理することが可能である。各光検出器からのアナログ信号は、ディジタル符号化ユニットによって局所的に処理されるので、異なる光検出器からのアナログ信号を混ぜて重ね合わせることは不可能である。この有利な特徴によれば、検出ヘッドは、さらに動きのある源に対して開くかあるいはコリメータを外すことができる。また信号が集合的に積分されないことから、高い計数率は、認可される。さらに、短い間隔で起こった２つのイベントが同時であると見られる危険を排除するのは、アナログ積分器の積分時間により、また符号化と積分は常に発生する。さらに、各符号化ユニットからのディジタル信号を直接に収集することにより、イベントの位置は、ディジタル処理ユニットの中でプログラムされた選択されたところのいかなるアルゴリズムを用いても計算することができる。位置の計算は、抵抗と配線ネットワークによってきっぱりとは決まらない、これは良く知られたアンガータイプのカメラに対してである。本発明による装置に含まれる逆応答ユニットは、信号の時間間隔が非常に短いとき、その信号を分けることができる。このユニットは、ここで詳細に記述される。このユニットは、それ自体よく知られた挙動で動作する。さらなる情報については、本明細書の最後に参照文献として挙げた文書（５）を参照してほしい。本発明は、また数個の光検出器からの信号を収集し、符号化し、処理する方法にも関し、その方法によって個々のアナログ−ディジタル変換と、逆応答と、各光検出器から信号の総和とが順に実行され、各信号に対するディジタル総和信号がその後に共通のディジタル処理ユニットに送られる。本発明の他の特徴と利点については、以下の記述を、純粋に図示的であり目的に制限を設けなかった添付図面の図を参照しながら、読み進むことによって明らかになるであろう。図面の簡単な説明 −図１は、既に記述されたように、良く知られたアンガータイプのカメラの検出ヘッドを通した断面図である。 −図２Ａと図２Ｂは、既述したように、図１の検出ヘッドの中の光検出器から発した信号を収集し、符号化する装置を図示している。 −図３は、光検出器の信号を収集し、ディジタル符号化する装置を図面で表現したものであり、本発明の特定の具現的例になる。 −図４は、電流−電圧変換器によって適合化された後に、光検出器によって出力された信号を示している。 −図５は、収集とディジタル符号化の装置を備えたカメラの配線図であり、図３に従う。本発明の実施形態の詳細な記述図３は、本発明による装置の特定の実施形態を示している。一つの光検出器に対応した装置の部分的な図を示している。図３に示される実施形態において、光検出器は電流−電圧変換器１０２に接続される光電子増倍管１００である。光電子増倍管によって検出されるイベントに対して、図４の信号は電流−電圧変換器１０２からの出力１０４に基づいて得られる。図４では、縦座標がパルスに対応して光電子増倍管により出力される信号の振幅を示し、横軸が時間を表している。信号の振幅と時間は、任意の縮尺で示される。図４は、光電子増倍管によって出力されるパルスの開始時間ｔ₀と、パルスが最大値を過ぎてから殆どゼロにまで戻る時間ｔ₁とを示している。目安として、ｔ₁−ｔ₀の間隔は１ミリ秒あたりである。図３に戻って、出力端子１０４上に存在するアナログ信号は、アナログ積分器に送られる代わりに、アナログ−ディジタル変換器１１８ａに直接、送られる。アナログ−ディジタル変換器は、ｎで表現されるいくつかのサンプルの中の各信号パルスを抽出する。例えば、この変換器は、１０個のサンプルの中から各信号パルスを抽出する。この場合、１μｓの信号に対して、アナログ−ディジタル変換器は１００ｎｓ毎にサンプルを抽出する。こうして、アナログ−ディジタル変換器１１８ａは、かなり高速な“ｆｌａｓｈ”型の変換器であり、１０Ｍｈｚから２０Ｍｈｚの当たりの周波数で動作可能である。この変換器の分解能は、７ビットに等しいかそれ以上である。例えば、分解能は８ビットに等しく選ぶことができる。アナログ−ディジタル変換器１１８ａから出力されるディジタル信号は、ディジタル加算器１０８ａに導かれる。ディジタル加算器は、アナログ−ディジタル変換器によって送信されたサンプルのスライディング総和を取る。スライディング総和は、与えられる数のサンプルに基づいて作られる。例えば、この予め定められる数は、１００ｎｓ毎にサンプリングするとして１０に等しい。スライディング総和の値は、サンプルの組や、イベントに対応するパルスの与えられた数のサンプルの総和が取られる度に、計算ユニット１２２に送られる。図７の装置は、この目的で、制御ユニット１３０に制御されるゲート１２８を備える。制御ユニット１３０は、アナログ−ディジタル変換器からの出力に接続されるるが、設計やプログラムによっては、例えばアナログ−ディジタル変換器１１８ａからの出力で得られるディジタル信号が最大値を通過し、与えられたクロックステップ数だけ後で、計算ユニット１２２の中の加算器１１８ａにより出力される信号のディジタル積分の蓄積を起こす様な時間を決定させることもできる。ディジタル信号が最大値を通過するという事実によって、イベントに対応するパルスの存在を検出することができる。制御ユニットに含まれるのは、 −信号と雑音閾値を比較する信号比較器 −信号が上記の雑音の閾値以上の間、サンプルＮ＋１の値を前のサンプルＮの値と比較するサンプル比較器 −検出したパルスの持続期間が、決まった標準的な物理的なものに対応しているかを検証する計数器である。この解決法による利点は、非常に単純であるということである。しかし、光電子増倍管によるパルス出力の振幅が低い時には、あまり正確ではない。制御ユニットは、また、収集装置内の全てのチャネルに共通とすることができる。この場合には、設計やプログラムによっては、全ての光電子増倍管（エネルギー）からの総和信号が最大値を通過し、与えられたクロックステップ数だけ後で、光電子増倍管の中のディジタル積分の蓄積を起こす様な時間を決定させることもできる。この解決法によれば、特別に正確な総和の読み出しが起こされる。同時ＰＥＴ型映像分野に特に適している。他の例によれば、ユニット１３０は、設計やプログラムによっては、ある光電子増倍管から発せられた振幅の大きい信号が最大値を通過し、与えられたクロックステップ数だけ後で、小さい振幅の信号でありこの光電子増倍管とそれに隣接する光電子増倍管からのディジタル積分の転送を起こすのはいつかを決定させることもできる。この解決法は、また正確ではあるが、異なる光電子増倍管の信号間の比較を強いる。一つの改良による利点として、図７の装置は、アナログ−ディジタル変換器１１８ａとディジタル積分器１０８ａの問に位置する逆応答ユニット１４０を備える。この逆応答ユニット１４０は、短い時間間隔でかつ互いに近い位置（シンチレータの中の）で起こる２つのイベントに続いて同じ光電子増倍管から出力される２つのパルスに対応する信号を分離する。ユニット１４０は、重なった信号を分離する処理も行う。文書（５）と（６）は、この問題に関する情報を与える。逆応答は、クリスタルと光電子増倍管と電流−電圧変換器１０２によって作られる集合体の逆転送機能から開始される。図３の装置によれば、シンチレータクリスタルの殆ど同じ場所において短い時間間隔で発生する次のイベントは別々に処理が可能であり、これは上述されている。さらに、符号化と総和取りとは続いて起こり、アナログ信号の積分の順番を与える必要はない。最後に、同等の正確さで、アナログ−ディジタル変換器１１８ａは、積分器の用することができ、ここでｎは信号パルスを符号化するのに使われるサンプル数である。特に、１０ビットの分解能がアナログ積分器によるアナログ積分出力をディジタル的に符号化するのに充分であるとすると、８ビットの分解能は、図３に示される場合のプリアンプリファイア１０２からの出力において光電子増倍管のパルスを直接符号化するのに充分である。この場合は、ｎが約１０に等しい。この局面は特に有用である。８ビットの分解能を持った符号化器は、標準化されており、ＡＳＩＣのライブラリにおいて利用可能である。こうして、全体の収集とディジタル符号化の装置は、容易に低価格で集積回路の形に作ることができる。図５は、本発明による収集及び符号化の装置に装備されるカメラの中の検出ヘッド１０の配線を示している。検出ヘッド１０は、数個の光電子増倍管１００と、電流源５０の記号で表される出力を備える。各光電子増倍管１００からの出力は、収集とディジタル符号化のユニット９９に接続され、個々に各光電子増倍管からの信号を処理する。各ユニット９９は、本発明による収集とディジタル符号化の装置の中のチャネルであると取ることができる。各ユニット９９は、上述した図３に図示したように、また、以下に示した図７に図示した様に、まったく同じに作られている。収集と符号化ユニットは、個々に電気的リンクＬを通ってディジタル計算ユニット１２２に接続される。例えば、この計算ユニット１２２は、検出ヘッド上に検出されるイベントの位置と座標とエネルギーとを決定するためにソフトウェアによってプログラムすることができる。また、計算ユニットは、イベント位置とエネルギーから始めて、カメラによって見る映像を設定するようにプログラムすることができる。明細書中で述べられた文書（１）米国特許第３０１１０５７号明細書（２）仏国特許出願公開第２６６９４３９号公報（３）米国特許第４９００９３１号明細書（４）米国特許第４６７２５４２号明細書（５）仏国特許出願公開第２６６５７７０号公報（６）米国特許第５２７６６１５号明細書

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７）【補正内容】通ってガンマカメラまでのＸあるいはガンマ線の送信が測定される。これは、患者を非常に活動的な外部の光源とガンマカメラ検出ヘッドの間に置くことによって行われる。検査の時間を長くする必要は無いので、十分に短い時間内で獲得を行いそれが統計的に重要であり得るために、光源の動作は、高くなければならない。こうして、送信した放射を測定する時は、多くのイベントがシンチレータクリスタルの中で発生する。単位時間当たりの多くのイベントは、また殆ど同時に数個のイベントが起こる確率を増加させる。従来からのアンガーカメラは、適していない。ＰＥＴ技術は、Ｆ¹⁸の様な元素を患者に注入することから成り、陽電子を発することができる。陽電子と電子の中性化によって、５１１ｋｅＶのエネルギーを持って反対方向に放射される２個のγ光子を放つ。ＰＥＴ映像技術は、患者の各側に置かれた少なくとも２個の検出ヘッドを備えたガンマカメラを使うことによって、この物理的な現象を利用する。使用される検出ヘッドは、コリメータには備わっていない。同時処理と呼ばれる、電気情報の処理は、同時に起こるイベントを選択し、こうしてガンマ光子の軌道を計算する。従って、検出ヘッドは、ガンマ線束に従う。従来のアンガータイプのガンマカメラの計数率は、また通常この種の応用に限定される。参考として、アンガータイプのガンマカメラは、１秒あたり１．５×１０⁵から２×１０⁵個のイベントを検出したときに、正常に動作するが、ＰＥＴ映像においては、少なくとも１秒当たり１から２×１０⁶個のイベントが正常動作のためには必要である。上述したアンガータイプのガンマカメラの他の限界は、あるイベントの重心の計算が検出ヘッドの構成により、特に各光電子増倍管の抵抗ＲＸ^-，ＲＸ⁺，ＲＹ^- ，ＲＹ⁺の選択によって、固定され変更できないという事実による。アンガータイプのカメラの他の限界は、重要な統計上の変動を避けるために、光電子増倍管の信号は、かなり長い時間、積分されねばならず、それは信号減衰時間の４倍程度である（クリスタル中光の減衰時間定数＝２５０ｎｓ）。実際には、この信号は１μｓ以上の間、積分される。この積分時間は、また計数率を制限する。本明細書の末尾の参考文献に含まれる文書（７）、（８）、（９）の記述によれば、シンチレーション装置は概ね請求項１の序文に対応する。本発明の記述本発明の目的は、上述した限界を持たないカメラの中の数個の光検出器の中の信号の収集及び符号化を行う装置を提案することである。一つの目的は、特に上述したものの様なアンガータイプのカメラを使用した時に可能なものより高い計数率を可能にするガンマカメラのための、この種の装置を提案することである。本発明の他の目的は、数個の同時に起こる検出イベントを処理することが可能な装置を提案することである。本発明の他の目的は、異なる計算アルゴリズムに基づいて、イベントの位置を決定するのに使用することができる装置を提案することである。他の目的は、光電子増倍管によって出力されるデータの高速な取り扱いを、妥当な製造コストで可能にする装置を提案することである。さらに詳細には、本発明は、これらの目的を、カメラの中の数個の光検出器からの信号を収集し、ディジタル符号化し、処理する装置を通して達成する。この装置には、数個のディジタル符号化ユニットが含まれ、上記ディジタル符号化ユニットの中のそれぞれのディジタル符号化ユニットは、上記の光検出器の中の個々の光検出器に関連があり、それぞれの符号化ユニットには、関連のある光検出器から順に始めると、７ビットと等しいかそれ以上の分解能を持ち、光検出器により出力されるアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換することが可能なアナログ−ディジタル変換器と、逆応答ユニットと、ディジタル検出信号の総和を取り、総和信号を個々に各符号化ユニットに接続された共通のディジタル処理ユニットに出力するところのディジタル加算器と、サンプルのスライディング（ｓｌｉｄｉｎｇ）総和をパルスの与えられた数のサンプルの総和が取られる度に処理ユニットに送る制御ユニットにより制御されるゲートとを含み、その制御ユニットには、信号を雑音の閾値と比較する比較器と、信号が上記の雑音の閾値以上の間、サンプルＮ＋１の値を前のサンプルＮの値と比較するサンプル比較器と、検出したパルスの持続期間が、決まった標準的な物理的なものに対応しているかを検証する計数器とを備える。ディジタル符号化ユニットは、それに接続される光検出器によって出力される信号を作り、信号のスライディング総和を取り、最後にこの信号の代表的なディ流−電圧変換器１０２によって作られる集合体の逆転送機能から開始される。図３の装置によれば、シンチレータクリスタルの殆ど同じ場所において短い時間間隔で発生する次のイベントは別々に処理が可能であり、これは上述されている。さらに、符号化と総和取りとは続いて起こり、アナログ信号の積分の順番を与える必要はない。最後に、同等の正確さで、アナログ−ディジタル変換器１１８ａは、積分器の出力側に置かれたアナログ−ディジタル変換器の分解能の（）倍低い分解能で使用することができ、ここでｎは信号パルスを符号化するのに使われるサンプル数である。特に、１０ビットの分解能がアナログ積分器によるアナログ積分出力をディジタル的に符号化するのに充分であるとすると、８ビットの分解能は、図３に示される場合のプリアンプリファイア１０２からの出力において光電子増倍管のパルスを直接符号化するのに充分である。この場合は、ｎが約１０に等しい。この局面は特に有用である。８ビットの分解能を持った符号化器は、標準化されており、ＡＳＩＣのライブラリにおいて利用可能である。こうして、全体の収集とディジタル符号化の装置は、容易に低価格で集積回路の形に作ることができる。図５は、本発明による収集及び符号化の装置に装備されるカメラの中の検出ヘッド１０の配線を示している。検出ヘッド１０は、数個の光電子増倍管１００と、電流源５０の記号で表される出力を備える。各光電子増倍管１００からの出力は、収集とディジタル符号化のユニット９９に接続され、個々に各光電子増倍管からの信号を処理する。各ユニット９９は、本発明による収集とディジタル符号化の装置の中のチャネルであると取ることができる。各ユニット９９は、上述した図３に図示したように、また、以下に示した図７に図示した様に、まったく同じに作られている。収集と符号化ユニットは、個々に電気的リンクＬを通ってディジタル計算ユニット１２２に接続される。例えば、この計算ユニット１２２は、検出ヘッド上に検出されるイベントの位置と座標とエネルギーとを決定するためにソフトウェアによってプログラムすることができる。また、計算ユニットは、イベント位置とエネルギーから始めて、カメラによって見る映像を設定するようにプログラムすることができる。明細書中で述べられた文書（１）米国特許第３０１１０５７号明細書（２）仏国特許出願公開第２６６９４３９号公報（３）米国特許第４９００９３１号明細書（４）米国特許第４６７２５４２号明細書（５）仏国特許出願公開第２６６５７７０号公報（≡欧州特許出願公開第０４７０９０９号公報）（６）米国特許第５２７６６１５号明細書（７）ＭａｎｋｏｆｆＤ．Ａ．他著：「ＴｈｅＨｉｇｈＣｏｕｎｔＲａｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａＴｗｏ−ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙＰｏｓｉｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒＦｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ」，ＰｈｙｓｉｃｓｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅａｎｄＢｉｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ１９８９，４３７−４５６頁，ＸＰ０００００５９７１（８）国際公開第９３１５４２０号公報（９）欧州特許出願公開第０２７７３９１号公報請求の範囲１．カメラの中の数個の光検出器（１００）からの信号を収集し、ディジタル符号化し、処理するための装置において、数個のディジタル符号化ユニット（９９）を備え、該数個のディジタル符号化ユニット中の各ディジタル符号化ユニットは上記数個の光検出器中の個々の光検出器（１００）と各符号化ユニットに個々に接続される共有の処理ユニット（１２２）に結合され、結合された光検出器から開始するために、特徴として各符号化ユニットは、上記光検出器により出力されるアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換することが可能で、７ビットに等しいかそれより高い分解能を持ったアナログ−ディジタル変換器（１１８ａ）と、逆応答ユニット（１４０）と、上記ディジタル検出信号の総和を取って総和信号を共有のディジタル処理ユニット（１２２）に出力するディジタル加算器（１０８ａ）と、制御ユニット（１３０）によって制御されて、サンプルのスライディング総和をパルスのある与えられた数のサンプルの総和が取られる度に上記処理ユニットに導くゲート（１２８）とを備え、上記制御ユニット（１３０）は、上記信号と雑音閾値とを比較する信号比較器と、上記信号が上記雑音閾値以上の間に、Ｎ＋１番目のサンプルの値と、一つ前のＮ番目のサンプルの値とを比較するサンプル比較器と、検出されたパルスの持続時間が決定された標準的な物理的形状に対応するかどうかを検証する計数器とを備えることを特徴とする装置。２．上記アナログ−ディジタル変換器（１１８ａ）は、８ビットの分解能を持つことを特徴とする請求項１記載の装置。３．上記光検出器（１００）は、光電子増倍管であることを特徴とする請求項１記載の装置。４．上記カメラは、ガンマカメラであることを特徴とする請求項１記載の装置。５．全てのディジタル符号化ユニット（９９）に共通な単一の制御ユニット（１３０）を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。６．数個の光検出器（１００）から出力されるパルスを含む信号の収集と、符号化と、処理とのための方法であって、個々のアナログ−ディジタル変換が各信号パルスをいくつかのサンプルに符号化するために、各信号に対して実行され、それに続いて各光検出器からの信号サンプルの逆応答とスライディング総和が取られ、スライディング総和に対応するディジタル信号が上記ディジタル信号が最大値を超える度に共有のディジタル処理ユニット（１２２）に送られることを特徴とする方法。７．請求項６の収集法法において、雑音閾値以上のサンプル値は収集されて、上記ディジタル信号が最大値を超えたかどうかを検出するために、各（Ｎ＋１）番目のサンプルは一つ前の（Ｎ）番目のサンプルの値と比較される。

Claims

【特許請求の範囲】１．カメラの中の数個の光検出器（１００）からの信号を収集し、ディジタル符号化し、処理するための装置において、数個のディジタル符号化ユニット（９９）を備え、該数個のディジタル符号化ユニット中の各ディジタル符号化ユニットは上記数個の光検出器中の個々の光検出器（１００）に結合され、結合された光検出器から開始するために、各符号化ユニットは、上記光検出器により出力されるアナログ検出信号をディジタル検出信号に変換することが可能で、７ビットに等しいかそれより高い分解能を持ったアナログ−ディジタル変換器（１１８ａ）と、逆応答ユニット（１４０）と、上記ディジタル検出信号の総和を取って総和信号を各符号化ユニットに個々に接続された共有のディジタル処理ユニット（１２２）に出力するディジタル加算器（１０８ａ）と、制御ユニット（１３０）によって制御されて、サンプルのスライディング総和をパルスのある与えられた数のサンプルの総和が取られる度に上記処理ユニットに導くゲート（１２８）とを備え、上記制御ユニット（１３０）は、上記信号と雑音閾値とを比較する信号比較器と、上記信号が上記雑音閾値以上の間に、Ｎ＋１番目のサンプルの値と、一つ前のＮ番目のサンプルの値とを比較するサンプル比較器と、検出されたパルスの持続時間が、決定された標準的な物理的形状に対応するかどうかを検証する計数器とを備えることを特徴とする装置。２．上記アナログ−ディジタル変換器（１１８ａ）は、８ビットの分解能を持つことを特徴とする請求項１記載の装置。３．上記光検出器（１００）は、光電子増倍管であることを特徴とする請求項１記載の装置。４．上記カメラは、ガンマカメラであることを特徴とする請求項１記載の装置。５．全てのディジタル符号化ユニット（９９）に共通な単一の制御ユニット（１３０）を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。６．数個の光検出器（１００）から出力される信号の収集と、符号化と、処理とのための方法であって、個々のアナログ−ディジタル変換が実行され、それに続いて各光検出器からの信号の逆応答と総和が取られ、各信号のディジタル総和信号が共有のディジタル処理ユニット（１２２）に送られることを特徴とする方法。